JP5458436B2 - 金属物の形状判定方法 - Google Patents
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Description
また、この金属異物検知装置の前記検出部は、前記金属異物からの前記検出磁界は、前記微少磁界に影響を与えて前記コイルに印加された前記電圧、又は前記コイルを流れる前記電流の前記周波数が変化して、前記検出信号を出力する。
本発明の目的は、金属物の形状を判別して検知できる金属物の形状判定方法を提供する。
本発明の他の目的は、医薬品、化粧品、食料品等に添付又は、それらの被梱包物と一緒に同封される金属物と、金属異物とを区別して検知できる金属物の形状判定方法を提供する。
本発明の発明1の金属物の形状判定方法は、被検出物を搬送路で搬送する搬送工程と、前記搬送路の途中に設けられ、かつ、センサーコイルの近傍に配置された磁石ブースターで、前記被検出物中の磁性体を磁化又は磁化強化しながら、前記センサーコイルの付近の磁界の変化を前記センサーコイルにより検出して検出信号を出力して、前記被検出物中の金属物を検出するための金属物検出工程とからなる金属物検知方法であって、前記金属物が前記センサーコイル付近を通過するとき、(I)前記磁石ブースターにより形成されたもので前記センサーコイルと鎖交する不平等な前記磁界を前記金属物が横切り、(II)前記金属物が前記磁界を横切ることによって前記磁界が乱れ、(III)前記センサーコイルに鎖交する磁束が変化し、(IV)前記センサーコイルを鎖交する前記磁束の時間的変化の割合が、前記センサーコイルの検出電圧又は検出電流となって前記検出信号を出力する検出信号出力工程と、及び、前記被検出物が前記センサーコイルに入力するタイミングから、前記センサーコイルを通過して出ていくタイミングまでの前記検出信号を解析して前記金属物の形状を特定する信号解析工程とからなり、前記検出信号の信号波形は、線状(1次元)、面状(2次元)、球状(3次元)、及び、塊状(多次元)の中から選択される一形状の金属の形状に依存して変化し、前記信号解析工程は、前記検出信号の前記信号波形を、予め測定されたもので、前記金属の形状を示す値と比較して、前記金属物の形状を特定し、前記(不平等)磁界は、前記磁石ブースターを構成する磁石が同一磁極を前記センサーコイル(の長手方向)に向けて前記センサーコイルに固定されて形成された磁界であり、前記信号解析工程で、前記検出信号の波形の中に、3個以上のピーク値があるとき、棒状の金属であると判定し、前記検出信号の波形の中に、2個のピーク値のみがあるとき、金属粉であると判定することを特徴とする。
本発明の金属物の形状判定方法によると、医薬品、化粧品、食料品等に添付又は、それらの被梱包物と一緒に同封される金属物と、故意的に入れた金属異物、又は製造時に誤って偶然に混入された金属異物を形状判別にて区別して検知できるようになった。
〔金属検出器の概要〕
金属検出器1は、被検出物2を搬送するための搬送手段である滑り台4、制御部3、センサーコイル5、6からなる。
センサーコイル5とセンサーコイル6は、互いに所定の距離離れて配置されている。センサーコイル5とセンサーコイル6は、平行な2つの面に配置されている。センサーコイル5とセンサーコイル6の間の空間を、被検出物2が通過する。図1の例では、センサーコイル5とセンサーコイル6は、滑り台4を挟んで上下に配置されている。センサーコイル5とセンサーコイル6は、滑り台4と平行な面に配置されている。センサーコイル5とセンサーコイル6は、細長い形状をしており、互いに平行になるように配置されている。
センサーコイル5,6に直接取り付けられた磁石ブースター8の動きは、磁性体金属物を磁化し、その直後にこの磁性体金属物がセンサーコイル5,6によってセンシング可能にすることである。本発明の実施の形態の金属検出器1の磁石ブースター8は、磁性体金属を磁化、磁化強化するためのものである。被検出物2に含まれる金属物や金属異物が十分な強度で磁化されているとき、磁石ブースター8は必要ではない。本発明のセンサーコイル5、6は、主に、1mm以下の微小な金属を検知するために用いられている。
〔金属検出器1のブロック図〕
図5は、金属検出器1の中の信号処理の概要を示すブロック図である。センサーコイル5,6から検出信号が出力される。この検出信号は、微弱な信号あるため、それを増幅器20で増幅し、増幅された検出信号からLPF21で高周波成分をカットする。更に、LPF21から出力される信号を増幅器22で増幅し、この増幅された信号からフィルタ23で直流電源による成分をカットする。
図6は、センサーコイル5又はセンサーコイル6で、被検出物2を検出した検出信号の波形例を示す図である。図6は、一本のセンサーコイル5又はセンサーコイル6で、被検出物2を検出した検出信号の波形例を示す図である。検出信号は、複数の波形からなっている。図6(a)と図6(b)の横軸は、被検出物2が、センサーコイル5、6の付近を通るときの時間を示す時間軸である。図6(a)と図6(b)の縦軸は、電圧の振幅を示す。
〔第1判定ルール〕 h1=(A+D)/(B+C)
同様に、第2判定ルールのh2は、波形B、Cの最大値強度によって求められ、次の式になる。
〔第2判定ルール〕 h2=B/C
この表から明らかなように、針1〜4のように、棒状の金属物は、波形BとCを有し、かつ、波形A又は波形Dを有する。金属物が鉄粉の場合は、波形BとCのみが検出され、波形Aと波形Dは検出されない。
〔第3判定ルール〕 h3=A’
さらに、波形Dに注目すると、棒状の金属物の場合は、波形Dは立ち上がり信号になる。
図9は、金属検出器1で金属物の形状判定をする動作例を示すフローチャートである。金属検出器1の制御部3は、判定を開始する(ステップ1)。まず、制御部3は、第3判定ルールで判定をする(ステップ2)。第3判定ルールでは、h3が0より大きいか否かを判定する(ステップ2)。h3が0より大きい場合は、1次元材料と判定する(ステップ9)。この第3判定ルールは、波形a’によるものである。言い換えると、波形A’があるか否かで、1次元材料を判定する。
センサーコイル5,6の付近を、棒状の金属物が通過するときの磁場の変化はコンピュータシュミレーションで解析できる。図10は、センサーコイル5,6の付近を棒状の金属物が通過するときの解析結果を示す図である。この解析は、磁場解析手法の一つであるFEMM(Finite Element Method Magnetics)解析を使って行われた。FEMM解析は、有限要素法を用いて磁場を解析するための解析手法であり、低周波数の交番磁場、静磁場の解析に幅広く利用されている。図中は、同一電位を示す磁力線を実線で示している。
ここで、実施例を説明する。この実施例は、金属異物検出機を用いて、針、鉄粉等の金属物を測定した。この実施例に用いた金属異物検出機は、トック・エンジニアリング社製(日本国東京都立川市)の金属異物検出機『お見通し(登録商標)』NIP-IIIDのセンサーの一部を変更したものである。つまり、従来の金属異物検出機のマグネットの長さ及びその配置場所を変更した。
針等の線状のものは、一次元の被検出物である。鉄粉等の面状のものは、二次元の被検出物である。このように、一次元と二次元の被検出物の形状検出は、3本のE型コアのセンサーコイルを用いて、その検出信号を信号処理することで実現することができる。しかし、立体の被検出物である三次元の被検出物の形状検出には、3本以上のE型コアのセンサーコイルが必要になる。
2…被検出物
3…制御部
4…滑り台
5,6…センサーコイル
7…光センサー
8…磁石ブースター
Claims (3)
- 被検出物を搬送路で搬送する搬送工程と、
前記搬送路の途中に設けられ、かつ、センサーコイルの近傍に配置された磁石ブースターで、前記被検出物中の磁性体を磁化又は磁化強化しながら、前記センサーコイルの付近の磁界の変化を前記センサーコイルにより検出して検出信号を出力して、前記被検出物中の金属物を検出するための金属物検出工程と
からなる金属物検知方法であって、
前記金属物が前記センサーコイル付近を通過するとき、(I)前記磁石ブースターにより形成されたもので前記センサーコイルと鎖交する不平等な前記磁界を前記金属物が横切り、(II)前記金属物が前記磁界を横切ることによって前記磁界が乱れ、(III)前記センサーコイルに鎖交する磁束が変化し、(IV)前記センサーコイルを鎖交する前記磁束の時間的変化の割合が、前記センサーコイルの検出電圧又は検出電流となって前記検出信号を出力する検出信号出力工程と、及び、
前記被検出物が前記センサーコイルに入力するタイミングから、前記センサーコイルを通過して出ていくタイミングまでの前記検出信号を解析して前記金属物の形状を特定する信号解析工程と
からなり、
前記検出信号の信号波形は、線状(1次元)、面状(2次元)、球状(3次元)、及び、塊状(多次元)の中から選択される一形状の金属の形状に依存して変化し、
前記信号解析工程は、前記検出信号の前記信号波形を、予め測定されたもので、前記金属の形状を示す値と比較して、前記金属物の形状を特定し、
前記(不平等)磁界は、前記磁石ブースターを構成する磁石が同一磁極を前記センサーコイル(の長手方向)に向けて前記センサーコイルに固定されて形成された磁界であり、
前記信号解析工程で、
前記検出信号の波形の中に、3個以上のピーク値があるとき、棒状の金属であると判定し、
前記検出信号の波形の中に、2個のピーク値のみがあるとき、金属粉であると判定する
ことを特徴とする金属物の形状判定方法。 - 請求項1に記載の金属物の形状判定方法において、
前記被検出物が前記センサーコイルに入力するタイミングから、前記センサーコイルを通過して出ていくタイミングまでの前記検出信号を規格化して規格化信号に変換し、
前記規格化信号は、その時間軸の先頭から第1領域〜第5領域の5領域に分け、
第1領域(A’)の前記規格化信号に所定強度以上の波形がある場合、前記被検出物に1次元の金属物が含まれていると判定し、
前記第1領域(A’)に所定強度以上の波形が無く、前記第3領域(B)及び前記第4領域(C)に所定強度以上の波形があり、更に、前記第2領域(A)と前記第5領域(D)の1つの領域に所定強度以上の波形がある場合、前記被検出物に1次元の金属物が含まれていると判定し、
前記第1領域(A’)、前記第2領域(A)、及び、前記第5領域(D)に所定強度以上の波形が無く、前記第3領域(B)及び前記第4領域(C)に所定強度以上の波形がある場合、前記被検出物に2次元の金属物が含まれていると判定する
ことを特徴とする金属物の形状判定方法。 - 請求項1に記載の金属物の形状判定方法において、
前記搬送路と平行な面に第1の前記センサーコイルを配置し、
前記第1の前記センサーコイルと平行で、前記搬送路を挟んで、前記搬送路と平行な面に第2の前記センサーコイルを配置し、
前記搬送路と平行で、前記第1及び前記第2の前記センサーコイルと直交する面に第3の前記センサーコイルを配置し、
前記検出信号出力工程は、前記第1〜第3の前記センサーコイルそれぞれの前記検出信号の3つの前記検出信号を出力し、
前記3つの前記検出信号それぞれを、前記信号解析工程で解析して出力した計3つの前記判定を、組み合わせることで、前記被検出物に含まれる前記金属物の3次元形状を特定し、
前記3次元形状を特定するとき、
前記第1及び/又は前記第3、及び前記第2の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が、それぞれ1次元と判定したとき、前記金属物が1次元形状を有し、
前記第1及び/又は前記第3、及び前記第2の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が、それぞれ2次元と判定したとき、前記金属物が3次元形状を有し、
前記第1又は前記第3の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が、1次元と判定し、かつ、前記第2の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が、2次元と判定したとき、前記金属物が2次元形状を有し、
前記第1又は前記第3の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が2次元と判定し、かつ、前記第2の前記センサーコイルで検出した前記検出信号が、1次元と判定したとき、前記金属物が2次元形状を有する
ことを特徴とする金属物の形状判定方法。
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